スラブ内地震の発生メカニズムの解明

課題番号1201

（1）実施機関名：

東北大学

（2）研究課題（または観測項目）名：

スラブ内地震の発生メカニズムの解明

（3）関連の深い建議の項目：

1．(3)イ．海洋プレート内部の地震

（4）その他関連する建議の項目：

1．(2)イ．プレート境界巨大地震
1．(3)ア．プレート境界地震
1．(3)ウ．内陸地震と火山噴火
1．(4)ア．構造共通モデルの構築

（5）優先度の高い地震・火山噴火との関連：

首都直下地震

（6）平成25年度までの関連する研究成果（または観測実績）の概要：

　前課題（1208：スラブ内地震の発生に至る過程の解明）では、海底地震観測によるアウターライズ地震の詳細な震源決定、太平洋プレート内の応力中立面の位置推定、稍深発地震のクラスターの詳細な震源決定と応力場の推定、フィリピン海プレートの形状の決定などを行い、スラブ内地震の発生領域の構造的特徴や応力状態を明らかにした。さらに、スラブ内地震である1921年茨城県南部の地震（M7.0）、1987年千葉県東方沖地震（M6.7）、2011年宮城県沖の地震（M7.1）は地震波速度の構造境界で発生していることを見出した。これらの成果は、スラブ内地震の発生が不均質構造と密接に関係していることを強く示唆している。

（7）本課題の5か年の到達目標：

　本課題では、稍深発地震の地震波解析、含水試料による高温・高圧実験および数値シミュレーションによる沈み込み帯の温度モデリングを行う。得られた結果を包括的に比較・検討することで脱水脆性仮説の検証を行い、スラブ内地震の発生メカニズムを解明する。

（8）本課題の5か年計画の概要：

  スラブ内地震の地震波解析によって震源域付近の詳細な地震波不均質構造および震源パラメータの推定を行い、スラブ内地震の地震像を明らかにする。また、高温・高圧条件下での室内実験による含水鉱物の脱水に伴う脆性変形過程を調べることにより、脱水脆性仮説を包括的に検証する。さらに、数値シミュレーションによる沈み込み帯の温度構造モデリングを行い、計算された温度構造と高温・高圧実験結果に基づき含水鉱物の分布と脱水反応の進行場所を推定する。各サブテーマの具体的な計画は以下の通りである。

地震波観測

  本課題では、太平洋スラブ内の深さ200kmまでの地震を対象に地震波形解析を行い、相対震源決定による高精度震源決定および震源パラメータの推定を行う。得られた結果は、他の沈み込み帯で得られている観測結果と比較・検討し、スラブ内地震に共通してみられる特徴を抽出する。また、東北地方沖合に設置されたOBSで観測される後続波（トラップ波・変換波など）の走時や周波数成分の解析により、スラブ地殻の詳細なP波，S波速度構造を推定する。得られたP波、S波速度モデルから、流体の存在に敏感なパラメータであるVp/Vs比の空間分布を推定する。さらに、関東下のフィリピン海プレートの詳細な地震波速度・減衰構造の推定を行い、スラブマントル内の地震の分布と不均質構造との関係を検討するし、首都直下におけるスラブ内地震の発生ポテンシャルの評価に資する情報を提供する。

室内実験

  稍深発地震を再現できる温度・圧力条件を発生することのできるマルチアンビル型プレスもしくはキューブ型プレスを用いて、蛇紋岩、角閃岩などの含水鉱物の安定領域内、相境界付近、安定領域外にて変形実験を行い、脱水反応と変形組織を比較する。多チャンネルAE計測により、脱水に伴うAE信号の震源決定を行い、脱水及びスラブ内条件下での震源過程を調べる。また6ch程度の多チャンネルAE計測システムを構築し、石英ビーズなどを用いて、校正実験を行うことで、実験中のAE信号が試料内部に決定されることを確認する。様々な変形条件下で変形および脱水反応を起こした場合のAE信号を測定し、震源決定を行う。その際には、昇温および加圧レートを調整し、脱水反応の速度を調整することでAE信号の間隔や強度の違いなどを比較する。回収した試料は電子顕微鏡を用いて、変形組織の観察を行う。特に、剪断変形組織（割れ目の幅や変位量）と脱水反応生成物の分布と量（広範囲に不連続的かつ均質に分布するか、連結し局所的な分布をするか？）に注目し、変形条件との比較を行う。AE計測から推定される震源位置や震源パラメータと脱水鉱物分布及び剪断変形組織の比較からAE信号の発生源を明らかにし、含水鉱物の脱水反応及び変形の測定により高温・高圧条件下における震源形成過程を明らかにする。

温度モデリング

  本課題では、これまでほとんど行われてない3次元的な温度モデリングを行い、より現実的な温度構造を推定する。モデル化の際には、プレートの三次元形状や地殻熱流量、沈み込む海洋プレートの年代の地域変化や深海掘削で得られた鉱物組成や含水鉱物の分布などを制約条件とする。

（9）実施機関の参加者氏名または部署等名：

東北大学（大谷栄治、松澤暢、日野亮太、鈴木昭夫、矢部康男、和田育子、武藤潤、中島淳一）

他機関との共同研究の有無：無

（10）公開時にホームページに掲載する問い合わせ先

部署等名：東北大学大学院理学研究科
電話：022-225-1950
e-mail：zisin-yoti@aob.gp.tohoku.ac.jp
URL：http://www.aob.gp.tohoku.ac.jp

（11）この研究課題（または観測項目）の連絡担当者

氏名：中島淳一
所属：大学院理学研究科附属地震・噴火予知研究観測センター